DE1616053C3

DE1616053C3 -

Info

Publication number: DE1616053C3
Application number: DE19671616053
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. Engel; Christiof Gebsattel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-08-22
Filing date: 1967-08-22
Publication date: 1974-03-28
Also published as: DE1616053B2; DE1616053A1

Description

a) am Eingang der Schaltungskombination den . einzelnen Phasen zugeordnete Hallgeneratoren (Multiplikationsstufen 1,2,3), die in der betreffenden Phase das Produkt aus den Augenblickswerten von Strom und Spannung bilden und in ihrer Ausgangsspannung darstellen,

b) daran anschließend elektronische Mittel (Verstärkerstufe 4), die den Gleichspannungsanteil der Summe dieser Ausgangsspannungen verstärken,

c) einen elektronischen Umschalter (Umschaltstufe 5), an dessen Eingang dieser verstärkte Gleichspannungsanteil liegt und der auf Signalbefehl an seinem Hilfseingang (21) diesen Gleichspannungsanteil von einer ersten Ausgangsklemme (19) an eine zweite Ausgangsklemme (20) der Umschaltstufe (5) legt und umgekehrt,

d) eine dem Umschalter (Umschaltstufe 5) folgende, zwei Eingänge (22, 23) aufweisende, insbesondere mit einer Drossel aufgebaute Einrichtung zum Integrieren (Integrierstufe 6) des so verstärkten Gleichspannungsanteils,

e) einen den Ausgangsstrom der Integriereinrichtung (Integrierstufe 6) aufnehmenden elektronischen Signalgeber (Signalstufe 7) mit zwei Ausgängen (24, 25), dessen erstes am Ausgang (24) beim Erreichen eines Maximalwertes des Ausgangsstromes der Integriereinrichtung unabhängig von dessen Richtung gebildetes Signal über eine Impulsformerstufe (8) einem Impulszählwerk (Zählwerk 9) zugeführt ist, und dessen weiteres (zweites) am Ausgang (25) ebenfalls

• beim Erreichen des Maximalwertes des Ausgangsstromes der Integriereinrichtung (Integrierstufe 6) je nach der Richtung des Ausgangsstromes mit unterschiedlicher Polarität gebildetes Signal dem Hilfseingang (21) des elektronischen Umschalters (Umschaltstufe 5) zugeführt ist (F i g. 1).

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2. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerstufe (4) ein Hallplättchen (11) enthält, an dessen erster als Eingang dienender Elektrodenachse (12) die Summe der Hallausgangsspannungen der den einzelnen Phasen zugeordneten Hallgeneratorcn (1,2,3) liegt, dessen zweite als Ausgang dienende Elektrodenachse (13) mit dem Eingang eines an sich bekannten Transistorwechselspannungsverstärkers (14) verbunden ist, daß an der Erregerwicklung-(15) des Hallplättchens (11) eine innerhalb der Verstärkerstufe (4) in an sich bekannter Weise durch einen Generator (16) erzeugte sinusförmige Wechselspannung liegt und daß die Ausgangsspannung des Transistorwechselspannungsverstärkers (14) einem von ihr unter Zwischenschaltung eines an sich bekannten Transistorverstärkers (17) phasenempfindlich geführten Gleichrichter (18) zugeführt ist (F i g. 2).

3. Zähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß' die Integrationseinrichtung (Integrierstufe 6) eine Drossel (36) mit vier auf einem gemeinsamen Eisenkern (30) angeordneten Wicklungen (26, 27, 28, 29) enthält, von denen eine Wicklung (26) zwischen einem ersten Eingang (22) der Integrierstufe (6) und dem Eingang eines ersten Verstärkers (31) und eine andere Wicklung (27) zwischen einem zweiten Eingang (23) der Integrierstufe (6) und dem Eingang eines zweiten Verstärkers (32) liegt, daß der Ausgang des ersten Verstärkers (31) über die dritte Wicklung (28) an eine erste Ausgangsklemme (34), der Ausgang des zweiten Verstärkers (32) über die vierte Wicklung (29) an eine zweite Ausgangsklemme (35) führt, und daß die Ausgangsklemmen (34 und 35) über den Eingangswiderstand (33) der nachgeschalteten Signalstufe (7) miteinander verbunden sind (F i g. 3).

4. Zähler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (36) durch einen Thermostaten temperaturstabilisiert ist.

5. Zähler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (10) vorgesehen sind, durch die bei falscher Polarität der an der Elektrodenachse (12) des Hallplättchens (11) liegenden Spannung die Impulsformerstufe (8) gesperrt wird (Fig. 1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei der Prüfung von Elektrizitätszählern nach dem Gleichlastverfahren, den Wirkverbrauch in einem Mehphasensystem mit sehi hoher Genauigkeit zu messen.

Die üblichen Drehstromzähler mit Induktions-Triebsystemen nach dem Ferrarisprinzip sind für diese Aufgabe nicht geeignet, weil die Beseitigung der solchen Zählern anhaftenden, die Meßgenauigkeit begrenzenden Mangel, wie Lagerreibung, Temperatureinfluß, Oberwelleneinfluß, Spannungsabhängigkeit und Lageabhängigkeit einen hohen geräte- und wartungstechnischen Aufwand erfordert.

Demgegenüber kann die Anwendung elektronischer Bauelemente wesentliche Vorteile bieten, wenn die Wirkungen solcher Bauelemente und der damit aufgebauten Baustufen nicht nur im einzelnen, sondern auch im Sinne der gesamten Aufgabenstellung besonders aufeinander abgestimmt sind.

Der Erfindungsgegenstand stellt eine solche besonders vorteilhafte Kombination elektronischer Mittel dar und ermöglicht dadurch eine Meßgenauigkeit, die erheblich besser ist als die bekannter mechanischer und elektrischer Mittel zur Messung elektrischer Energie.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Aufbau eines elektronischen Mehrphascn-Elektrizitätszählers, insbesondere zu Verwendung als Gleichlastzähler bei der Prüfung von Zählern nach dem Gleichlastverfah-

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ren, gekennzeichnet durch die Schaltungskombination Hallgeneratoren 1,2,3 gelegt ist. Das Hallplättchen

folgender zum Teil an sich bekannter Mittel: 11 wird von einem Fluß durchsetzt, der mit der Erregerwicklung 15, die von einem Wechselspan-

a) am Eingang der Schaltungskombination den nungs-Generator 16 gespeist ist, erzeugt wird. Die zu einzelnen Phasen zugeordnete Hallgeneratoren 5 verstärkende Gleichspannung wird auf diese Weise in (Multiplikationsstufen), die in der betreffenden eine Wechselspannung umgeformt.

Phase das Produkt aus den Augenblickswerten Die Wechselspannung an der Elektrodenachse 13

von Strom und Spannung bilden und in ihrer des Hallplättchens 11 ist einem Wechselspannungs-

Ausgangsspannung darstellen, verstärker 14 zugeführt, dem ein von der Ausgangs-

b) daran anschließend elektronische Mittel (Ver- io spannung des Verstärkers 14 über einen Verstärker stärkerstufe), die den Gleichspannungsanteil der 17 phasenempfindlich gesteurter Gleichrichter 18 als Summe dieser Ausgangsspannungen verstärken, Demodulator nachgeschaltet ist. Die Ausgangsspan-

c) einen elektronischen Umschalter (Umschalt- nung des Gleichrichters 18 ist der Umschaltstufe 5 stufe), an dessen Eingang dieser verstärkte zugeführt.

Gleichspannungsanteil liegt und der auf Signal- 15 Durch einen derartigen Aufbau des Verstärkers 4

befehl an seinem Hilfseingang diesen Gleich- wird eine hohe Genauigkeit der Verstärkung des

Spannungsanteil von einer ersten Ausgangs- Gleichspannungsanteils der Summenspannung der

klemme an eine zweite Ausgangsklemme der Hallgeneratoren 1,2,3 erreicht, die insbesondere kei-

Umschaltstufe legt und umgekehrt, nen temperaturabhängigen Nullpunktfehler der Ver-

d) eine dem Umschalter (Umschaltstufe) folgende, 20 stärkerausgangsspannung aufweist. Durch die phazwei Eingänge aufweisende, insbesondere mit senempfindliche Steuerung des Gleichrichters 18 einer Drossel aufgebaute Einrichtung zum Inte- werden die Genauigkeit herabsetzende Schwellwertgrieren (Integrierstufe) des so verstärkten einflüsse bei der Gleichrichtung der Ausgangsspan-Gleichspannungsanteils, nung des Verstärkers 14 wesentlich herabgesetzt.

e) einen den Ausgangsstrom der Integriereinrich- 25 Um ein Maß für die elektrische Leistung zu erhaltung (Integrierstufe) aufnehmenden elektroni- ten, muß das Zeitintegral der die Leistung darstellenschen Signalgeber (Signalstufe) mit zwei Aus- den Spannung am Ausgang des Modulationsverstärgängen, dessen erstes am Ausgang beim Errei- kers4 gebildet werden. Fig. 3 zeigt den Aufbau der chen eines Maximalwertes des Ausgangsstromes Integrierstufe 6, bei der eine Drossel 36 mit rechteckder Integriereinrichtung unabhängig von dessen 30 förmiger Hystereseschleife vier auf einem Eisenkern Richtung gebildetes Signal über eine Impuls- 30 angeordnete Wicklungen 26, 27, 28, 29 enthält, formstufe einem Impulszählwerk (Zählwerk) zu- deren Wicklung 26 zwischen dem Eingang 22 der Ingefuhrt ist, und dessen weiteres (zweites) am tegrierstufe und dem Eingang eines ersten Verstär-Ausgang ebenfalls beim Erreichen des Maximal- kers 31 liegt, deren Wicklung 27 zwischen einem wertes des Ausgangsstromes der Integrierein- 35 zweiten Eingang 23 der Integrierstufe 6 und dem richtung (Integrierstufe) je nach der Richtung Eingang eines zweiten Verstärkers 32 liegt, deren des Ausgangsstromes mit unterschiedlicher Po- Wicklung 28 zwischen dem Ausgang des ersten Verlarität gebildetes Signal dem Hilfseingang des stärkers 31 und der Ausgangsklemme 34 der Inteelektronischen Umschalters (Umschaltstufe) zu- grierstufeö und deren Wicklung 29 zwischen dem geführt ist 40 Ausgang des zweiten Verstärkers 32 und der Ausgangsklemme 35 der Integrierstufe 6 liegt. Die Ausin der Zeichnung ist der Aufbau des Erfindungs- gangsklemmen 34 und 35 sind über den Eingangsgegenstandes dargestellt. Im einzelnen zeigt widerstand 33 der folgenden Signalstufe 7 verbun-

F i g. 1 den Blockschaltplan des elektronischen den.

Mehrphasen-Elektrizitätszählers, 45 In Verbindung mit der Umschaltstufe 5 ist hier-

Fig. 2 einen besonderen Aufbau der Verstärker- durch die Erzielung einer beliebigen langen Integra-

stufe (4) und tionszeit möglich, indem der Eisenkern 30 der Dros-

Fig. 3 einen besonderen Aufbau der Integrierstufe sei in der einen Magnetisierungseinrichtung durch

(6). den durch die Wicklung 28 fließenden Ausgangs-

In F i g. 1 sind die Teile der Schaltkombination 50 strom des Verstärkers 31 ummagnetisiert wird, und

nach der Erfindung symbolisch mit rechteckigen Kä- in der anderen Magnetisiereinrichtung durch den

sten (1 bis 10) dargestellt. Es bedeuten: durch die Wicklung 29 fließenden Ausgangsstrom

des Verstärkers 32 ummagnetisiert wird. Beim Errei-

Teile 1,2,3 Multiplikationsstufen _{chen der} Sättigung der Drossel steigt der Strom auf

Teil 4 Verstärkerstufe 55 ein Vielfaches des Magnetisierungsstromes an. Dieser

Teil 5 Umschaltstufe nur vom Widerstand der Drossel begrenzte Strom

Teil 6 Integrierstufe steuert die Signalstufe 7 und wendet über die Um-

_..,.. . . schaltstufe5 die Polarität der Spannung an der Dros-

leu / bignaisruie _{seL Die Magnetisieruilg erfolgt nun} J_{n der} öderen

Teil 8 Impulsformerstufe _6o Richtung. Gleichzeitig formt die nachfolgende Im-

Teil 9 Zählwerk pulsformerstufe 8 einen .definierten, rechteckförmigen

Teil 10 Blockierstufe. Ausgangsimpuls für das Zählwerk 9. Die unvermeidlichen Verluste im Drosselkreis verursachen Zeitfeh-

Fig. 2 zeigt den Aufbau der als Modulationsver- ler im Drosselkreis. Deshalb sind die beiden Verstär-

stärker arbeitenden Verstärkerstufe 4 mit einem 65 ker 31 und 32 vorgesehen, die unter anderem zur

Hallplättchen 11, an dessen Elektrodenachse 12 die Gegenkopplung dienen.

über einen Widerstand und einen Kondensator ge- Die Wicklungen 26 und 27 dienen jeweils der Geglättete Summe der Hallausgangsspannungen der genkopplung des Verstärkerausgangssignals auf den

Verstärkereingang. Über die Widerstände 38 und 39 wird die Sperrung des einen Verstärkers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des anderen Verstärkers erreicht. Weil sich die Sättigungsinduktion in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, ist die Drossel 36 durch einen Thermostaten temperaturstabilisiert. Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, durch die bei falscher Polarität der an der Elektrodenachse des Hallplättchens liegenden Spannung die Impulsformerstuf e gesperrt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Mehrphasen-Elektrizitätszähler, insbesondere zur Verwendung als Gleichlastzähler bei der Prüfung von Zählern nach dem Gleichlastverfahren, gekennzeichnet durch die Schaltungskombination folgender zum Teil an sich bekannter Mittel: